隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)水果品質(zhì)與安全標(biāo)準(zhǔn)的要求也越來越高。傳統(tǒng)水果品質(zhì)的檢測方法對(duì)樣本破壞性強(qiáng)，且檢測速度慢。因此，為了提升水果內(nèi)外品質(zhì)檢測的準(zhǔn)確性與速度，就可以使用高光譜成像儀。本文介紹了高光譜成像儀在水果內(nèi)外品質(zhì)快速無損檢測中的應(yīng)用。

水果內(nèi)外品質(zhì)檢測的重要性：

我國是世界水果生產(chǎn)大國，根據(jù)《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》2006年我國水果總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到17239.9 萬噸（包括瓜果類），水果產(chǎn)量世界第一，但我國不是水果生產(chǎn)強(qiáng)國，水果出口量只占總產(chǎn)量的2%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于9%～10%的世界平均水平。造成水果出口難的主要原因之一就是未能嚴(yán)格按照出口標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水果品質(zhì)進(jìn)行分級(jí)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，以及我國加入世界貿(mào)易組織，國際水果市場競爭日益加劇，消費(fèi)者對(duì)水果品質(zhì)的要求越來越高。消費(fèi)者在挑選水果時(shí)從以往僅僅關(guān)心水果的外部品質(zhì)，逐步轉(zhuǎn)向更加注重水果的內(nèi)部品質(zhì)。

國內(nèi)外許多學(xué)者利用水果的電學(xué)特性、聲學(xué)特性、光學(xué)特性、聲波振動(dòng)特性、太赫茲、核磁共振、X射線、電子鼻、機(jī)器視覺等技術(shù)對(duì)水果品質(zhì)進(jìn)行無損檢測。水果品質(zhì)無損檢測是在不破壞被檢測水果的情況下，應(yīng)用一定的檢測技術(shù)和分析方法對(duì)其外部品質(zhì)和內(nèi)部品質(zhì)加以測定，并按一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其做出評(píng)價(jià)的過程。水果內(nèi)部品質(zhì)（成熟度、堅(jiān)實(shí)度、可溶性固形物、水分等）用傳統(tǒng)的檢測方法進(jìn)行測量費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且內(nèi)部組織成分的測定需依靠破壞性檢測方法，受人工影響較大，這嚴(yán)重影響了對(duì)水果進(jìn)行快速、無損、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

因此，為了快速、無損、準(zhǔn)確的對(duì)水果的內(nèi)外品質(zhì)進(jìn)行檢測，推動(dòng)水果行業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展，就可以使用高光譜成像技術(shù)。高光譜成像技術(shù)把二維成像和光譜技術(shù)融為一體，具有多波段、高分辨率和圖譜合一的優(yōu)點(diǎn)特點(diǎn)。高光譜數(shù)據(jù)包含光譜和圖像信息，同時(shí)表征被測對(duì)象的外部特征和內(nèi)部信息，實(shí)現(xiàn)果蔬品質(zhì)的快速無損檢測。

高光譜成像儀在水果內(nèi)外品質(zhì)快速無損檢測中的應(yīng)用：

目前水果的品質(zhì)與安全主要是通過傳統(tǒng)的化學(xué)方法進(jìn)行檢測的，化學(xué)方法是一種費(fèi)時(shí)費(fèi)力的破壞性檢測技術(shù)。隨著成像和光譜技術(shù)的快速發(fā)展，高光譜成像儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水果品質(zhì)與安全的快速無損檢測中。高光譜成像儀融合了傳統(tǒng)的成像技術(shù)和光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，獲取的高光譜圖像具有“圖譜合一”的特點(diǎn)，即同時(shí)含有圖像信息和光譜信息。圖像信息可以用來檢測水果的外部品質(zhì)，而光譜信息則可以用來檢測它們的內(nèi)部品質(zhì)和安全性。

水果的內(nèi)部品質(zhì)是衡量水果營養(yǎng)價(jià)值的主要依據(jù)。一般來講，內(nèi)部品質(zhì)主要通過檢測水果的酸甜度、成熟度、淀粉含量、可溶性固形物含量以及水分含量等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。傳統(tǒng)的檢測方法方法主要通過物理化學(xué)等具有破壞性的檢測手段進(jìn)行測量，且檢驗(yàn)結(jié)果只能代表同批次農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量情況。高光譜成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)了水果的化學(xué)成像，使得水果內(nèi)部品質(zhì)的快速無損檢測成為可能。

通過高光譜成像儀對(duì)水果樣本進(jìn)行測量，從從模型樣本中提取到包括二維的圖像像素信息和第三維的波長信息的“三維”圖像塊。然后，建立多元分析模型，將提取的光譜數(shù)據(jù)與樣本屬性的測量值進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立定量關(guān)系模型，從而就可以對(duì)水果樣本進(jìn)行品質(zhì)檢測與分級(jí)，并對(duì)水果品質(zhì)做出有效評(píng)價(jià)。

外部品質(zhì)是水果最重要的品質(zhì)，水果的外部品質(zhì)主要表現(xiàn)在其尺寸、紋理、顏色、形狀和表面損傷等方面，是消費(fèi)者評(píng)價(jià)水果好壞的最直接依據(jù)。目前利用傳統(tǒng)的機(jī)器視覺技術(shù)，已經(jīng)能夠?qū)ι鲜鏊拇蟛糠中再|(zhì)進(jìn)行檢測，但是對(duì)于大部分特征不明顯的缺陷，例如輕微損傷、凍傷等，缺陷區(qū)域的外部信息和正常區(qū)域處的相似度較高，傳統(tǒng)的機(jī)器視覺技術(shù)很難識(shí)別。高光譜成像技術(shù)由于其的特殊性和優(yōu)越性，近年來被越來越多的應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品表面缺陷的檢測中。

高光譜成像儀結(jié)合了光譜技術(shù)和圖像處理技術(shù)的雙重優(yōu)勢，既有光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：快速、高效、測量簡單方便、非破壞性分析、多組分同時(shí)測定、樣品不需預(yù)處理或預(yù)處理簡單、可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析，又融合了圖像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：可視化、直觀形象、再現(xiàn)性好、處理精度高、適用面寬、靈活性高。光譜技術(shù)和圖像處理技術(shù)的融合與交叉，使得光譜信息和圖像信息取得雙贏效果，都發(fā)揮出遠(yuǎn)大于自身的功用。例如，可以先通過光譜分析方法選擇具有代表性的特征波長，再提取特征波長圖像的紋理等圖像信息進(jìn)行更深入的分析；可以應(yīng)用光譜分析方法定量測定樣本圖像每個(gè)像素點(diǎn)的化學(xué)成分含量和品質(zhì)參數(shù)，再在圖像上進(jìn)行空間維的顯示。

高光譜成像儀作為一種綠色環(huán)保的檢測技術(shù)，具有準(zhǔn)確、無損、綠色與環(huán)保等特點(diǎn)，在水果品質(zhì)檢測的研究中所建立的模型預(yù)測效果良好，在未來水果的品質(zhì)無損檢測方向具有良好的應(yīng)用前景。